【技術分享】氧化物陶瓷的熱處理工藝

時間：2025/3/25閱讀：326

先進結構陶瓷

先進結構陶因具有高強度、高韌性、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和化學穩定性好等優異性能，已逐步成為航天航空、新能源、電子信息、汽車、冶金、化工等工業技術領域的關鍵材料。在耐磨部件的研制中，已有越來越多的金屬部件被結構陶瓷所取代，并顯著提高了設備的使用壽命。在軍事裝備方面，結構陶瓷可用作窗口材料，制作火箭噴管等；在電子和通信領域，結構陶瓷是重要的基板材料、封裝材料和光纖接頭材料；在生物醫學領域，結構陶瓷良好的生物相容性使其在人體骨骼和牙齒的修補中獲得了廣泛應用；在涂層和隔熱方面，高性能結構陶瓷也充分顯示它的作用。

根據材料化學組成，先進結構陶瓷又可以分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷以及其他新型結構陶瓷。不同類型的結構陶瓷在制備時有些許差異，比如氧化物陶瓷燒結工藝和碳化硅燒結的區別是前者在大氣下燒結，后者需要通惰性氣氛。

氧化物陶瓷制備

排膠燒結及應注意事項

排膠燒結過程

氧化物陶瓷的排膠是一個要求很高的工藝，因為會釋放出碳氫化合物，受相應的濃度的影響，會在爐內形成可燃混合物，因此需要不斷通入新鮮空氣將碳氫化合物置換出來。新鮮空氣預熱后的通過導流孔持續不斷地進入爐膛，保證低溫段的溫度均勻性，樣品能充分接觸到氣流。在爐溫升高排膠過程中產生的廢氣，經尾氣燃燒火炬催化后排放。排膠結束后，爐子繼續升溫至燒結溫度進一步燒結優化結構。

1：熱力排膠：去除大部分碳氫化合物（有機物）

2-3：進一步去除殘余有機物，粉末開始預燒結

4-5：燒結工藝，優化孔結構

排膠時應注意

對新鮮空氣預熱，并調節預熱溫度，適應不同的粘合劑
控溫精確，關注排膠時最高溫度，一般為600°C
輸入大流量新鮮空氣：1000/2000/3000 l/min，滿足不同裝載量和有機物含量
控制爐膛內微正壓的狀態
排膠工藝檢測，提示排膠是否完成
安全裝置和尾氣處理，處理揮發的有機物

燒結時應注意溫度均勻性

溫度均勻性是燒結過程中非常重要的因素，對燒結效果和氧化物陶瓷品質的影響非常大。如果溫度分布不均勻，會導致部分區域的溫度過高或過低，從而影響燒結成型的效果，導致燒結不充分、開裂、變形、質量不穩定等問題。一般而言，加熱面越多，溫度均勻性越好。

卡博萊特蓋羅布排膠燒結一體爐

HTF箱式爐適用于大氣環境中進行熱處理工藝，也可以提供額外的氣體供應，可實現非嚴格意義上的可控氣氛。非氣密的結構，爐膛內會始終保持一定的氧含量，是燒結陶瓷和氧化物陶瓷的理想選擇。

溫度：最高1800 °C

爐型：HTF箱式爐

爐膛結構、爐體和選配：

8根硅鉬棒加熱元件垂直懸掛安裝
三面加熱，優化溫度均勻性
垂直電動上開門
控制器安裝在擺臂上，免受爐體熱量影響
排膠工藝套件：新鮮空氣預熱和獨立控溫的熱電偶、主動安全裝置
尾氣處理：催化燃燒火炬，處理揮發的有機物

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